梁保平,雷 艷,覃業(yè)努,梁麗敏

1 廣西師范大學(xué)環(huán)境與資源學(xué)院,桂林 541004 2 廣西師范大學(xué)巖溶生態(tài)與環(huán)境變化研究廣西高校重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 桂林 541004

伴隨經(jīng)濟(jì)的高速增長和人口持續(xù)發(fā)展,中國城市化進(jìn)程呈現(xiàn)日益加快的態(tài)勢。2015年末,我國城市化率為56.1%,較世界平均水平高約1.2個百分點(diǎn)(《國家新型城鎮(zhèn)化報告2015》,2016),城市化已成為推動社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要引擎[1]。從景觀生態(tài)學(xué)視角來看,城市化的實(shí)質(zhì)是區(qū)域自然和農(nóng)業(yè)景觀向城市景觀不斷轉(zhuǎn)化的過程。城市化所產(chǎn)生的人口過密、耕地銳減、生態(tài)退化、環(huán)境污染等諸多“城市病”,均是由于不合理的城市景觀格局以及景觀要素之間的不協(xié)調(diào)所致,它們既削弱了經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會服務(wù)功能,也制約了城市生態(tài)質(zhì)量的不斷提高[2]。

近10年來,以RS和GIS為代表的空間探測與分析技術(shù)得到快速發(fā)展,特別是景觀指數(shù)方法與分析工具的廣泛應(yīng)用,國內(nèi)外學(xué)術(shù)界圍繞城市景觀問題進(jìn)行了大量研究,也取得了許多代表性成果[3-23]。如何丹等以京津冀都市圈為例,基于景觀格局指數(shù)和 Logistic-CA-Markov 耦合模型,對區(qū)域景觀空間格局變化趨勢進(jìn)行了分析和多情景模擬[3]。李瑩瑩、俞龍生、Hamstead等分別對上海綠色空間,廣州市番禺區(qū)和紐約市的土地利用/覆被景觀進(jìn)行了分析研究[4-6]。可以看出,國內(nèi)外在城市景觀的研究方面已經(jīng)做了較多探討,相關(guān)成果具有較大的理論與應(yīng)用價值,但也存在如下一些問題：研究案例多聚焦于經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)區(qū)域(中國京津冀、長三角或珠三角城市群、美國東部沿海城市群和日本大東京都市圈等),對于地處我國經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)且正處于城市化快速發(fā)展階段的西部地區(qū)研究不足。其次,當(dāng)前研究主要以提取城市土地利用/土地覆蓋變化信息為切入點(diǎn),然后通過構(gòu)建景觀指數(shù)來對城市景觀空間格局的變化進(jìn)行分析,而對于典型城市在水平空間和垂直空間上的景觀特征研究較少。此外,相關(guān)研究大多針對單一的特大型城市或超大型城市,對于不同功能類型的城市景觀動態(tài)對比研究十分鮮見。正是基于當(dāng)前研究的不足,本課題以我國城鎮(zhèn)化發(fā)展相對滯后的廣西壯族自治區(qū)為對象,重點(diǎn)選取南寧、柳州和桂林市3座具有不同功能類型(綜合型、工業(yè)型和旅游型)的大中型城市作為研究靶區(qū),綜合運(yùn)用RS和GIS技術(shù)手段,對城市近30年來景觀格局進(jìn)行比較研究,揭示快速城市化進(jìn)程下核心景觀要素在水平與垂直空間上的演化特征及其影響機(jī)制。旨在為科學(xué)開展城市景觀規(guī)劃、實(shí)施城市生態(tài)管理以及推進(jìn)廣西城市化健康發(fā)展提供參考依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

廣西地處中國大陸南疆,位于104°26′—112°04′E,20°54′—26°24′N之間。北連湘黔,東鄰粵港澳,背靠大西南,南瀕北部灣,是我國唯一的沿海、沿邊、沿江的少數(shù)民族省區(qū),具有得天獨(dú)厚的地緣區(qū)位優(yōu)勢。隨著中國—東盟經(jīng)濟(jì)自由貿(mào)易區(qū)、環(huán)北部灣經(jīng)濟(jì)區(qū)的建立,廣西的城市化進(jìn)程有了較快發(fā)展,南寧、柳州、桂林、梧州和北海等一批中心城市已初具規(guī)模,見圖1。其中,南寧市位于廣西中部偏南,是自治區(qū)首府及區(qū)域政治、經(jīng)濟(jì)、文化、科技、交通和金融中心,也是一個以壯族為主的多民族融合的現(xiàn)代化城市,形成了“青山環(huán)城、碧水繞城、綠樹融城”的“綠城”風(fēng)格。柳州市位于廣西中北部,是廣西的第二大城市,也是我國華南、西南地區(qū)重要的工業(yè)基地、交通樞紐城市,目前柳州已構(gòu)建起以汽車、機(jī)械、冶金、化工及制糖等產(chǎn)業(yè)為主導(dǎo)的現(xiàn)代工業(yè)體系。桂林市地處廣西東北部,是國家重點(diǎn)風(fēng)景游覽城市和歷史文化名城。作為世界上“喀斯特”地貌分布最為典型的區(qū)域之一,桂林境內(nèi)巖溶峰林、峰叢廣布,河流、湖泊水體眾多,漓江自北向南流經(jīng)其間,形成“秀甲天下”的自然山水景觀。旅游和服務(wù)業(yè)一直是桂林市的主導(dǎo)產(chǎn)業(yè),近年來城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速,電子信息、生物醫(yī)藥、新能源與新材料等成為桂林的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)。

圖1 廣西3座典型城市區(qū)位圖與Landsat8 OLI影像圖(7-5-3波段彩色合成)Fig.1 Location of three typical cities of Guangxi and Landsat8 OLI images(Color composition of bands 7-5-3)

2 數(shù)據(jù)來源與研究方法

2.1 數(shù)據(jù)獲取與處理方法

研究選取南寧、柳州及桂林市1990/1991年和2015年的6景Landsat衛(wèi)星影像作為基礎(chǔ)數(shù)據(jù),研究區(qū)軌道號行號：P125/R42、P125/R43、P124/R43。1990/1991年影像為Landsat5 的TM數(shù)據(jù),包括7個波段,除了第6波段分辨率為120 m外,其余為30 m。2015年影像為Landsat8的OLI/TIRS數(shù)據(jù),包括11個波段,除了第8波段分辨率為100 m外,其余均為15 m。研究區(qū)上空無云覆蓋,遙感影像質(zhì)量良好,地物識別度高。坐標(biāo)系統(tǒng)和投影分別為WGS84和UTM,橢球體類型為Krasovsky。

考慮到遙感數(shù)據(jù)精度和城市景觀特征,同時參照全國土地資源分類標(biāo)準(zhǔn)[24],主要將區(qū)域景觀類型劃分成建設(shè)用地(居民地、工礦及交通用地)、城市林地(含森林、灌草地)、耕地、水體和裸地5類。借助遙感影像處理專業(yè)軟件ERDAS IMAGINE 2013,通過典型指數(shù)疊加分類法獲取城市景觀類型信息。即首先對各期遙感影像進(jìn)行光譜增強(qiáng)處理,分別提取歸一化植被指數(shù)(NDVI)、歸一化差異建筑指數(shù)(NDBI)和改進(jìn)的歸一化差異水體指數(shù)(MNDWI), 然后對這3個指數(shù)進(jìn)行假彩色波段合成,經(jīng)目視解譯后采用監(jiān)督分類方法提取城市景觀信息。為保證數(shù)據(jù)分析的一致性和可靠性,各個城市景觀覆蓋分類圖統(tǒng)一重采樣為15 m×15 m柵格大小。通過與同期土地利用圖件(1990s年代)及高分辨率衛(wèi)星圖像(GF2/1 m/2016年；ZY3/2.1 m/2015年)檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn),研究區(qū)各期影像景觀分類總體精度超過87%(Kappa系數(shù)>0.85),分類效果要優(yōu)于傳統(tǒng)的監(jiān)督分類法,見圖2。

圖2 廣西典型城市景觀覆蓋類型圖 (1990/1991年、2015年)Fig.2 The types of landscape in typical cities of Guangxi (1990/1991，2015)

2.2 城市景觀格局分析空間設(shè)計(jì)

本研究范圍主要選取南寧、柳州及桂林3座重點(diǎn)城市繞城高速以內(nèi)的區(qū)域,因繞城高速空間邊界已經(jīng)成型不會再有大的變動,且繞城高速圈層涵蓋城市核心區(qū)在內(nèi)的廣闊區(qū)域,是城市化過程、人為開發(fā)活動最強(qiáng)烈的地帶,研究區(qū)最具代表性,其研究結(jié)論也具有現(xiàn)實(shí)指導(dǎo)意義。城市景觀分析空間設(shè)計(jì)主要考慮研究區(qū)水平和垂直方向的變化特征。在水平空間上,本研究以各城市中心商業(yè)區(qū)(CBD)的中心為原點(diǎn),向外圍擴(kuò)展半徑為10 km的區(qū)域?yàn)槌鞘泻诵娜?其外圍至繞城高速邊界為城市邊緣圈層,重點(diǎn)揭示近30年各典型城市核心圈層與外圍邊緣區(qū)的景觀格局演化規(guī)律。在垂直空間上,本研究依據(jù)各城市的地形地貌條件與DEM數(shù)據(jù),利用高程極差分類法,將研究區(qū)高程劃分為高海拔區(qū)(丘陵、低山區(qū))、中海拔區(qū)(沖積、堆積平原)以及低海拔區(qū)(濱河谷地)3種基本類型,以揭示各典型城市在不同地形條件下的景觀空間格局差異與動態(tài)特征,見圖3。

圖3 廣西典型城市景觀分析空間示意圖Fig.3 The Sketches of landscape Spatial Structure in typical cities of Guangxi

2.3 景觀指數(shù)選取及生態(tài)學(xué)意義

景觀指數(shù)是景觀格局分析中最常用的一種定量化方法。它能夠高度濃縮景觀格局信息,反映其結(jié)構(gòu)組成和空間配置等方面的數(shù)量特征。本研究基于廣西典型城市總體景觀格局特征,以體現(xiàn)景觀空間的破碎度、優(yōu)勢度、多樣性與復(fù)雜性為依據(jù)來選擇景觀分析指數(shù),從景觀類型和景觀水平兩方面進(jìn)行景觀格局分析。主要選取斑塊密度指數(shù)(PD)、最大斑塊所占景觀面積的比例(LPI)、斑塊所占景觀面積的比例(PLAND)、斑塊聚合度指數(shù)(AI)以及加權(quán)平均斑塊分形指數(shù)(AWMPFD)等指數(shù)來描述景觀類型特征。同時選擇斑塊密度指數(shù)、最大斑塊所占景觀面積的比例、面積加權(quán)平均斑塊分形指數(shù)、蔓延度指數(shù)(CONTAG)和香農(nóng)多樣性指數(shù)(SHDI)指數(shù)來描述景觀水平特征,如表1。相關(guān)景觀格局指數(shù)經(jīng)過Fragstats 4.2軟件的計(jì)算得出,上述景觀指數(shù)的具體計(jì)算公式和生態(tài)學(xué)意義參見有關(guān)文獻(xiàn)[2,25]。

表1 景觀格局指數(shù)及其生態(tài)學(xué)意義

PD：斑塊密度,Patch Density；PLAND：斑塊占景觀面積比,Percentage of Landscape；LPI：最大斑塊指數(shù),Largest Patch Index；AI：聚集度,Aggregation Index；AWMPFD：平均斑塊分形指數(shù),Area-Weighed Mean Patch Fractal Dimension；CONTAG：蔓延度指數(shù),Contagion；SHDI：香農(nóng)多樣性指數(shù),Shannon′s Diversity Index

3 結(jié)果與分析

3.1 廣西3座典型城市景觀格局總體特征及動態(tài)變化

對南寧、柳州和桂林市1990/1991年、2015年兩期景觀類型數(shù)據(jù)分析后(表2)?？梢钥闯?在研究期內(nèi)廣西3座重點(diǎn)城市的景觀類型發(fā)生了劇烈的變化。其中,建設(shè)用地景觀面積增幅最大,3座城市分別增加了209.5、185.2 km2和57.2 km2,年均增長率分別為6.2%、10.3%和4.2%,除桂林市外,南寧、柳州市的建設(shè)用地均超過耕地和林地,成為最大的景觀類型。研究表明,近20年來廣西經(jīng)濟(jì)增長和工業(yè)化發(fā)展呈現(xiàn)加快態(tài)勢,各典型城市的城市化進(jìn)程也已步入到加速階段,研究區(qū)建設(shè)用地景觀擴(kuò)張十分顯著,3座中心城市的建設(shè)用地分別較初期增長了1.55、2.46倍和1.01倍。其中,柳州市的建設(shè)用地增長速度最快,作為廣西最大的工業(yè)型城市,其區(qū)位優(yōu)勢和政策優(yōu)勢非常突出,在政府宏觀規(guī)劃的推動下,柳州市新城區(qū)與工業(yè)新區(qū)的大規(guī)模開發(fā)建設(shè)導(dǎo)致建設(shè)用地面積急劇擴(kuò)大。

另一方面,各城市的耕地和林地均呈現(xiàn)減少趨勢,其中以耕地面積減少最快,20多年間,3座城市的耕地面積分別減少186.5、123.9 km2和28.4 km2,林地面積則分別減少41.2、61.2 km2和25.5 km2。通過兩期景觀分類圖的疊置分析可知,各典型城市新增建設(shè)用地主要源于城市中原有的耕地類型,少部分源于林地類型,說明城市建成區(qū)的不斷擴(kuò)張是以耕地、林地的占用和縮減為代價的,這也是當(dāng)前中國城市化發(fā)展中的一種普遍現(xiàn)象。此外,柳州、南寧市水體面積呈現(xiàn)增加趨勢,尤其是柳州市,研究期內(nèi)水域面積凈增6.2 km2,年均增長率1.2%。水體屬于生態(tài)景觀類型,在維護(hù)城市系統(tǒng)平衡與穩(wěn)定方面具有重要的生態(tài)功能。該景觀類型的增長,說明柳州市近些年來在城市水環(huán)境綜合整治、生態(tài)環(huán)境建設(shè)方面成效顯著。相反,對于享有“山水甲天下”美譽(yù)的桂林市而言,水域面積24年間凈減少2.3 km2,年均縮減0.8%,城市水體生態(tài)系統(tǒng)的退化問題值得政府管理者高度重視和深入研究。

表2 1990—2015年廣西典型城市景觀類型面積及變化統(tǒng)計(jì)

3.2 城市核心圈層與外圍區(qū)的景觀時空特征比較

圖4 廣西典型城市核心圈層與外圍區(qū)景觀指數(shù)變化(1990/1991、2015)Fig.4 Changes of landscape indices in the center and the outer circle of Guangxi′ typical cities (1990/1991,2015)

如圖4所示,從景觀水平上看,2015年廣西3座典型城市核心圈層的PD、SHDI比1990/1991年呈現(xiàn)減少趨勢,LPI、AI、AWMPFD及CONTAG呈現(xiàn)增加趨勢。PD、SHDI的減少說明城市核心圈層景觀斑塊數(shù)量在縮減,眾多小斑塊被大斑塊所吞并,景觀類型的優(yōu)勢度提高,造成景觀格局更加單一化。老城區(qū)建設(shè)用地面積不斷擴(kuò)張,比重顯著增加,建成區(qū)邊界日益復(fù)雜化,并且向著團(tuán)聚方向發(fā)展,因而導(dǎo)致LPI、AI、AWMPFD、CONTAG指數(shù)普遍增長。在外圍區(qū),除桂林市的PD略有降低外,南寧、柳州市的PD增加明顯,SHDI均呈現(xiàn)較大增長。說明外圍區(qū)用地類型逐漸豐富,各類景觀向著均衡化發(fā)展。與之相反,LPI、AI、AWMPFD、CONTAG 4類指數(shù)則呈現(xiàn)減少趨勢。可以看出, 3座城市的城市化進(jìn)程不斷加快,建成區(qū)逐漸由核心圈層向外圍圈層擴(kuò)展,外圍區(qū)的自然景觀受人類干擾強(qiáng)度增加,破碎化程度日益加劇。

在景觀類型水平上,不同圈層景觀指數(shù)隨著時間的變化有較大的差異。在核心圈層,3座城市建設(shè)用地PD均呈下降趨勢,說明核心圈層是快速城市化的重點(diǎn)區(qū)域,土地開發(fā)利用強(qiáng)度大,建設(shè)用地通過吞并、整合使得零星的斑塊融合成大斑塊,導(dǎo)致斑塊數(shù)量減少。與此同時,LPI、PLAND、AI、AWMPFD指數(shù)則呈明顯增加趨勢。相關(guān)指數(shù)揭示,城市核心圈層具有顯著優(yōu)勢度的大斑塊是建設(shè)用地,除桂林市外,南寧、柳州市的建設(shè)用地景觀已遠(yuǎn)超其他類型,成為該圈層的控制性景觀。與PD變化相反,耕地的LPI、PLAND、AI、AWMPFD指數(shù)則呈明顯減小趨勢。由于建設(shè)用地的嵌入、擴(kuò)展使得原本團(tuán)聚在一起的耕地斑塊更加破碎化,大斑塊分裂成小斑塊,造成斑塊密度相應(yīng)增加。原為控制性景觀的耕地,其影響力和地位已被建筑景觀所取代。此外,林地、水體作為兩類重要的生態(tài)景觀,除AI指數(shù)略有增長外,其余景觀指數(shù)均呈下降態(tài)勢,其中林地景觀的變化較為劇烈,說明城市化發(fā)展也是以生態(tài)用地的占用為代價的,其斑塊數(shù)量逐漸減少,景觀類型的優(yōu)勢度、空間聚合度以及形態(tài)復(fù)雜性都在下降。在外圍區(qū),各典型城市建設(shè)用地的景觀指數(shù)均呈增長趨勢,表明城市化的過程已由城市核心區(qū)向外圍擴(kuò)展、滲透。受人為開發(fā)活動影響,外圍建設(shè)用地呈現(xiàn)嵌入式發(fā)展,斑塊數(shù)量與密度不斷增加。隨著建設(shè)用地景觀的擴(kuò)張,其優(yōu)勢度、斑塊團(tuán)聚性都在提高,斑塊復(fù)雜性也在增加,形狀更趨于不規(guī)則。與PD相反,耕地類型的LPI、PLAND、AI、AWMPFD指數(shù)均呈現(xiàn)減小變化。因受建設(shè)用地侵占與吞并影響,耕地斑塊日益破碎化。盡管在區(qū)域內(nèi)仍屬控制性景觀,但優(yōu)勢度與團(tuán)聚性下降較為明顯,斑塊形狀變化愈發(fā)簡單化。林地的斑塊密度在減少,其優(yōu)勢度和面積比重均呈下降趨勢,AI、AWMPFD指數(shù)略有增減,但變化不如其他類型顯著。除柳州市外,南寧、桂林市的水體斑塊密度在增加,說明外圍區(qū)人為活動對水體景觀干擾明顯,水體景觀呈現(xiàn)復(fù)雜化的特征。城市水體景觀優(yōu)勢度在增加,水體面積均有一定的擴(kuò)大,反映出外圍區(qū)的城市水文生態(tài)有改善的趨勢。裸地多為待建或在建的城市用地景觀,其指數(shù)變化與建設(shè)用地景觀類似。受城市化推動的影響,城市裸地景觀優(yōu)勢度與面積比例均有較大增長。

3.3 不同高程條件下的城市景觀格局差異分析

如圖5所示,從景觀水平上看,廣西典型城市在不同高程上的景觀指數(shù)差異較大,表現(xiàn)出較顯著的海拔分異特征。其中,PD指數(shù)在3個高程帶上總體呈現(xiàn)減少的趨勢,說明低海拔區(qū)是人類活動最強(qiáng)烈的地帶,受其影響景觀破碎化程度最大,研究末期高海拔區(qū)的PD均超過研究初期,揭示出人類活動干擾在空間上加劇,逐漸向高海拔區(qū)擴(kuò)展。在研究期內(nèi),低海拔區(qū)優(yōu)勢斑塊主要是建設(shè)用地,其優(yōu)勢度隨城市化進(jìn)程加快呈上升趨勢。中海拔區(qū)初期優(yōu)勢景觀為耕地,因受建設(shè)用地斑塊增加影響,其優(yōu)勢度在逐年下降,兩者呈此消彼長態(tài)勢。高海拔區(qū)景觀優(yōu)勢度相對穩(wěn)定,但隨城市化擴(kuò)張對林地自然景觀的威脅,南寧、柳州市高海拔區(qū)景觀優(yōu)勢度也出現(xiàn)了降低的現(xiàn)象。AI、CONTAG指數(shù)變化規(guī)律相類似,即隨高程帶升高指數(shù)總體呈現(xiàn)增加趨勢,揭示海拔越低人為干擾活動越強(qiáng),景觀的完整性和團(tuán)聚性就容易受到破壞。以南寧市為例,隨著時間推移,兩指數(shù)在各海拔帶上均出現(xiàn)較明顯的下降,表明大規(guī)模的城市改造和新區(qū)建設(shè)強(qiáng)烈地影響著南寧市的景觀空間格局。SHDI、AWMPFD總體呈現(xiàn)隨高程帶變化先增后明顯降低的形態(tài),中、低海拔區(qū)是城市社會經(jīng)濟(jì)活動最集中的地帶,尤其是在中海拔區(qū),兼有城市生活、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)與生態(tài)保護(hù)等多重服務(wù)功能,景觀斑塊類型也最為豐富多樣,因此該區(qū)兩類指數(shù)一般高于其他地帶。

圖5 1990—2015廣西典型城市不同高程區(qū)景觀指數(shù)變化(1990/1991年、2015年)Fig.5 Changes of landscape indices in different elevation of Guangxi′ typical cities (1990/1991,2015)

因受篇幅所限,本研究在景觀類型水平上主要以建設(shè)用地、耕地與林地為分析對象。在低海拔區(qū),城市建設(shè)用地的各類景觀指數(shù)均呈明顯增加趨勢。說明其景觀斑塊在低海拔區(qū)發(fā)展較快。除桂林市外,南寧、柳州市建設(shè)用地景觀優(yōu)勢度突出,景觀面積占比較大。該類型斑塊團(tuán)聚性程度提高較快,而斑塊形狀更加復(fù)雜且趨向不規(guī)則。3座城市的耕地景觀除PLAND指數(shù)均呈減小趨勢外,其他指數(shù)變化的規(guī)律性不強(qiáng)。說明低海拔區(qū)受城市開發(fā)建設(shè)與局部農(nóng)業(yè)開發(fā)活動的綜合影響,耕地的比重總體在下降,其景觀格局呈現(xiàn)復(fù)雜化的特征。各城市的林地PD指數(shù)呈減少變化,與柳州、桂林市不同,南寧市林地景觀LPI、PLAND、AI和AWMPFD指數(shù)均呈增長趨勢,反映出南寧市近十年來森林生態(tài)圈的建設(shè)效果顯著,特別是邕江兩岸防護(hù)林帶、南湖景區(qū)以及城市主干道路景觀綠化帶的建設(shè)改善了城市面貌,提升了城市生態(tài)環(huán)境質(zhì)量。在中海拔區(qū),建設(shè)用地的各類景觀指數(shù)均有較大增長,其中,南寧、柳州市的指數(shù)變化更為明顯。研究初期中海拔區(qū)的控制性景觀主要是耕地,至研究期末,柳州市建設(shè)用地景觀已遠(yuǎn)超耕地景觀,成為區(qū)域控制性景觀。南寧、桂林市的建設(shè)用地景觀比重也僅次于耕地。與此同時,城市耕地的PD指數(shù)在增大,而LPI和PLAND指數(shù)則顯著減少,說明中海拔區(qū)也是城市化擴(kuò)張的活躍地帶,耕地景觀的破碎化程度加重。受其影響,耕地優(yōu)勢度在不斷下降,AI和AWMPFD指數(shù)也呈減小趨勢。林地的PD、LPI、PLAND和AWMPFD指數(shù)都在降低,除桂林市外,其他兩市的AI指數(shù)有所增加。表明中海拔區(qū)林地景觀數(shù)量、形態(tài)特征總體呈現(xiàn)簡單化的趨勢。在高海拔帶,3座典型城市建設(shè)用地的景觀指數(shù)均呈增長趨勢,尤其是南寧市的指數(shù)變化較為明顯。由于地形地貌條件限制,南寧市繞城高速以內(nèi)的建設(shè)空間日益縮減,新增建設(shè)用地逐漸向高地形區(qū)域擴(kuò)展。受其影響,南寧市高海拔區(qū)耕地景觀指數(shù)均呈減少變化,該景觀類型的優(yōu)勢度、斑塊團(tuán)聚性與形狀復(fù)雜性都在降低。與之相反,柳州、桂林市耕地各類景觀指數(shù)則呈現(xiàn)一定增加趨勢,兩城市耕地景觀面積的增長可能與中低海拔區(qū)建設(shè)用地大量占用、農(nóng)業(yè)開發(fā)活動逐漸向高海拔地帶遷移有關(guān)。此外,林地一直是高海拔區(qū)的控制性景觀,由于受人為開發(fā)活動的干擾與破壞,各城市的林地景觀優(yōu)勢度與面積占比都在下降,景觀團(tuán)聚性與斑塊形狀也呈現(xiàn)簡單化趨勢。

3.4 基于城市功能定位的廣西典型城市發(fā)展因素分析

城市功能定位是城市規(guī)劃建設(shè)與發(fā)展的方向和藍(lán)圖,它明確了城市在一定區(qū)域中的性質(zhì)、功能及地位,使城市開發(fā)建設(shè)有序進(jìn)行,同時也帶動了城市景觀格局的不斷變化[26]。

南寧市的發(fā)展主要依靠其優(yōu)越的地緣區(qū)位優(yōu)勢和經(jīng)濟(jì)政策優(yōu)勢。按照《南寧市城市總體規(guī)劃(2006—2020年)》和《北部灣城市群發(fā)展規(guī)劃(2017—2020年)》的功能定位：南寧是北部灣經(jīng)濟(jì)區(qū)的核心城市,“一帶一路”有機(jī)銜接的門戶樞紐城市和內(nèi)陸開放型經(jīng)濟(jì)高地、中國-東盟自由貿(mào)易區(qū)的區(qū)域性國際城市。20世紀(jì)90年代初, 國務(wù)院批準(zhǔn)南寧實(shí)行沿海開放城市政策,并且建立了廣西第一個經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū),南寧社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展進(jìn)入快車道。從1990—2015年,南寧市區(qū)人口由107萬人增加到290.5萬人,國內(nèi)生產(chǎn)總值由34.8億元增加到2537億元,兩者分別增長了2.7倍和73倍。同期全市新增固定資產(chǎn)投資由2.54億元增加到1354.9億元,增長533.4倍。人口快速擴(kuò)張,經(jīng)濟(jì)總量的高速發(fā)展,促進(jìn)了城市固定資產(chǎn)投資、道路交通基礎(chǔ)設(shè)施、房地產(chǎn)業(yè)、商貿(mào)服務(wù)業(yè)的快速發(fā)展,使南寧市建設(shè)用地面積不斷增長,生態(tài)用地空間縮減,城市土地景觀格局發(fā)生了顯著變化。

雄厚的工業(yè)經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)是柳州市城市發(fā)展的內(nèi)生動力?！读菔薪诮ㄔO(shè)規(guī)劃(2016—2020)》對柳州市定位為：廣西工業(yè)重鎮(zhèn)和西南綜合交通樞紐城市,區(qū)域性先進(jìn)制造業(yè)中心、現(xiàn)代服務(wù)業(yè)基地和珠江-西江經(jīng)濟(jì)帶核心城市。根據(jù)相關(guān)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù),1991—2015年,柳州市國內(nèi)生產(chǎn)總值和工業(yè)生產(chǎn)總值分別由39.6億元和24億元增加到1689億元和1052億元,兩者分別增長42.6倍和43.8倍。城市工業(yè)用地面積由28.9 km2擴(kuò)展到41.7 km2,工業(yè)生產(chǎn)總值與工業(yè)用地面積一直穩(wěn)居廣西城市首位。受工業(yè)經(jīng)濟(jì)以及關(guān)聯(lián)產(chǎn)業(yè)的帶動,柳州市區(qū)人口由74.6萬人增加到119.5萬人,15年間城區(qū)人口凈增44.9萬。城市工業(yè)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、人口規(guī)模日益增加,加快了房地產(chǎn)業(yè)的開發(fā)和城市基礎(chǔ)服務(wù)設(shè)施的建設(shè),城市用地不斷擴(kuò)大,進(jìn)而導(dǎo)致景觀格局發(fā)生了改變。柳州城市景觀空間發(fā)展已突破老城區(qū)的空間限制,逐步從內(nèi)到外擴(kuò)展、延伸。“一江兩翼,多中心多組團(tuán)”是中心城區(qū)的空間結(jié)構(gòu),其中,柳東國家級高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)區(qū)和河西自治區(qū)級高新區(qū)成為帶動城市景觀發(fā)展的核心區(qū)。

得天獨(dú)厚自然山水景觀與宜居的人文環(huán)境是桂林城市發(fā)展的先天條件?！豆鹆质谐鞘锌傮w規(guī)劃(2010—2020年)》明確提出,桂林是國際性風(fēng)景旅游城市,國家級歷史文化名城,中國山水城市,桂北及周邊地區(qū)區(qū)域性中心城市。近10年來,以旅游業(yè)為主導(dǎo)的第三產(chǎn)業(yè)呈現(xiàn)蓬勃發(fā)展態(tài)勢,桂林市不斷加大旅游業(yè)及相關(guān)服務(wù)業(yè)的投入,依托自身的優(yōu)勢資源,傾力打造國際旅游勝地與最佳宜居城市,城市面貌日新月異,綜合實(shí)力不斷增強(qiáng)。1991—2015年,桂林市國內(nèi)生產(chǎn)總值和第三產(chǎn)業(yè)增加值分別由18.7億元和8.7億元增加到782億元和383億元,兩者分別增長41.8倍和44倍。桂林市區(qū)人口由51.7萬人增加到85.5萬人,人口凈增33.8萬。同期,來桂游客人數(shù)由671萬人增加到4470萬人,增長6.7倍。按照“保護(hù)漓江、發(fā)展臨桂、再造一個新桂林”的戰(zhàn)略部署,桂林城市建設(shè)主要向西發(fā)展,中心城區(qū)形成了“兩帶、雙核、八組團(tuán)”的城市空間結(jié)構(gòu)。在桂林市景觀演化的影響因素方面,經(jīng)濟(jì)增長、人口與城鎮(zhèn)化發(fā)展是城市空間擴(kuò)張的宏觀背景,城市總體規(guī)劃、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整與相關(guān)政策實(shí)施則是城市景觀格局差異與演變的主要驅(qū)動力。

4 結(jié)論與討論

(1)自20世紀(jì)90年代以來,在工業(yè)經(jīng)濟(jì)與城市化進(jìn)程加速發(fā)展的推動下,廣西典型城市的景觀類型與空間格局發(fā)生了劇烈的變化。其中,受人為干擾強(qiáng)烈的土地景觀類型,如建設(shè)用地、耕地和林地等變化最為顯著。南寧、柳州和桂林市的建設(shè)用地景觀較研究初期分別增長1.55、2.46倍和1.01倍。與之相反,各個城市的耕地和林地景觀則呈現(xiàn)減少趨勢,尤其以城市邊緣地帶內(nèi)的耕地景觀減少最快,3座典型城市的耕地景觀較初期分別減少35.89%、42.64%和10.63%。建設(shè)用地景觀的不斷擴(kuò)張與耕地景觀的縮減是城市化過程的基本特征。

(2)廣西3座典型城市的景觀格局具有明顯的空間差異性,在核心圈層,近20年來城市用地規(guī)模擴(kuò)張迅速,建設(shè)用地已成為該地帶的控制性景觀類型,區(qū)域景觀格局演化呈現(xiàn)更加單一化的規(guī)律。在外圍區(qū),耕地和林地均是區(qū)域內(nèi)的優(yōu)勢性景觀,由于受建設(shè)用地景觀的擴(kuò)展與吞并影響,兩類景觀的優(yōu)勢度與團(tuán)聚性都在下降,水體和裸地景觀則呈現(xiàn)一定增長變化。研究結(jié)果表明, 各個典型城市的城市化進(jìn)程在不斷加快,城市景觀逐漸由核心圈層向外圍圈層擴(kuò)展,外圍區(qū)自然景觀受人工干擾強(qiáng)度加大,景觀類型逐漸豐富,但破碎化程度加劇。

(3)地形條件是影響城市景觀空間格局的重要因子,對于以平原、丘陵和低山地貌為主的廣西三座城市而言,人類開發(fā)活動的強(qiáng)度具有從低海拔向高海拔區(qū)遞減的趨勢,導(dǎo)致城市景觀類型具有較顯著的海拔分異特征。中、低海拔區(qū)是城市化過程最集中的地帶,建設(shè)用地的景觀優(yōu)勢度增長最為顯著。高海拔區(qū)的控制性景觀為林地,但受城鎮(zhèn)化擴(kuò)張與農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)活動的干擾,自然景觀的優(yōu)勢度與團(tuán)聚性都在下降。

(4)從城市功能定位與空間發(fā)展來看,廣西3座典型城市均根植于自身發(fā)展實(shí)際,突出區(qū)域優(yōu)勢和特色,充分適應(yīng)內(nèi)外環(huán)境變化及其趨勢,同時緊密結(jié)合國家和地方發(fā)展戰(zhàn)略布局,因勢利導(dǎo)、因地制宜地明確了城市未來的發(fā)展定位與空間格局,既有共性特征,更具有個性差異。在廣西新型城鎮(zhèn)化建設(shè)中扮演各自不同的角色,在相互競爭中實(shí)現(xiàn)協(xié)同發(fā)展。

(5)景觀指數(shù)與空間分析方法是定量研究城市景觀格局變化的重要工具,適用于不同類型城市景觀格局動態(tài)變化的分析和比較,以及景觀格局與城市生態(tài)過程之間的關(guān)系研究。這有助于深入揭示城市景觀演化規(guī)律并有針對性地制定城市景觀規(guī)劃與相關(guān)策略。本研究采用典型指數(shù)疊加監(jiān)督分類方法雖然提高了城市景觀分類精度,但受TM和OLI/TIRS影像分辨率、季相與研究區(qū)自然環(huán)境條件等因素限制,分析結(jié)果會受到一定程度影響。有關(guān)研究表明,城市用地?cái)U(kuò)展不僅受海拔高程影響,同時還受到坡度和起伏度等地形因素約束性作用。此外,景觀格局指數(shù)具有較明顯的尺度依賴性,區(qū)域景觀格局具有隨尺度變化而變化的特征。因而,本研究得出的結(jié)論還需結(jié)合高空間分辨率數(shù)據(jù)、不同地形因子、不同取樣尺度等條件，深入驗(yàn)證和探討。